满布碗扣支架现浇箱梁方案.docx

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满布碗扣支架现浇箱梁方案

满布碗扣支架现浇箱梁方案

支架采用满布式碗扣支架。

支架的杆件挠度应不大于相应结构跨度的1/400，并且根据砼的弹性和非弹性变形及支架的弹性和非弹性变形设置施工预拱度。

箱梁外、底模板均采用支架组合木模贴地板革胶合板，其外、底模的挠度不应超过模板构件跨度的1/400，内模板不应超过1/250跨径。

1、地基处理：

现场地势平坦，比较适宜满布式碗扣支架，在墩柱施工时穿插安排地基处理，地基首先用人工配合装载机整平，用压路机碾压平整，在墩柱周边人工配合电夯分层夯实，压实度达到85%以上，对于地基承载力不够的地方,采用洞渣回回填并压实.在处理好地面上填筑10cm厚的水稳层，在支架外50cm挖设纵向排水沟，确保基础不受水流浸。

对于地基不够宽的地段，采用临时墩φ430*8的钢管，基础采用桩基础，桩基础的持力层为强风化岩层，其强风化岩层承载力为1500kPa（承载力根据《工程地质勘察报告》）。

2、支架布置及计算说明

2.1、支架布置

对于地势平坦，高度不大的情况，采用碗扣式满堂支架，对于原地基不够宽的地段采用临时墩（钢管）、40#工字钢、20#工字钢，碗扣式满堂支架。

2.2、支架计算菏载为：

支架模板自重+浇筑段钢筋砼重量+施工人员、机具、材料运输堆放的活荷载。

支架布置如图T-1、图T-2示。

箱梁荷载通过底模及方木、侧模板传递到碗扣支架的立杆顶可调节顶托的槽钢上，然后通过纵向槽钢直接传递给立杆（支架）。

3、计算原理及结果

3.1、荷载计算

⑴、砼自重：

砼自重按26KN/m3计算，

腹板及横隔梁处：

q1=1.8×26=46.8KN/㎡

翼板最厚处以及顶底板处：

q2=0.5×26=13KN/㎡

翼板最薄处：

q3=0.18×26=4.68KN/㎡

（2）、施工人员、机具、材料运输堆放的活荷载

计算模板及支撑模板的方木时取2．5KN/㎡

计算槽钢时取3.0KN/㎡

计算支架立杆时取1KN/㎡

（3）、振捣产生的对水平模板的垂直压力2KN/㎡，

对垂直模板的水平压力4KN/㎡

（4）、新浇砼对侧面模板产生的压力：

q4=24*1.8=43.2KN/m2

（5）、倾倒砼对模板侧面产生的压力：

2.0KN/m2

（6）、模板支架自重按1.5KN/m2

模板自重按0.5KN/㎡

3.2、肋板处支架、模板计算

（1）、底模板采用δ=18mm竹胶板，近似接近简支于横向钢管上进行计算，按五等跨连续梁计算。

如图T-3。

用作模板的竹胶板按18mm厚1.0m宽验算，模板和木方允许应力[＆W]=9.5MPa，弹性模量E=8.5*103MPa。

对于横隔梁和腹板全高均为钢筋砼：

方木间距为30cm。

碗扣式钢管间距为60cm*90cm。

如图T-3、底模板荷载布置图

即模板计算长度L0=0.25m

横向方木计算长度L0=0.6m

纵向槽钢计算长度L0=0.9m

（2）、对于底模模板：

五等跨连续梁，计算时取1米宽

静荷载Nj=1.2*（46.8+0.5）=57.12KN/m

活荷载Nh=1.4*（2.5+2）=6.3KN/m

最大弯矩Mmax=0.105*57.12*0.252+0.119*6.3*0.252=0.422KNm

弯曲应力δW=0.422*103/（1*0.022/6）=6.3MPa<[＆W]=9.5MPa

剪应力τmax=Qmax/A=6.976/（1*0.015）=465.07KPa

挠度fmax=（0.644NjL4+0.973NhL4）/100EI=0.333mm＜[f]=250/500=0.5mm

符合要求

（3）、横向方木（100mm*100mm）横向跨度60cm，按纵向槽钢的简之梁计算，按三等跨连续梁计算；

计算模板传递给方木的均布荷载q，根据模板上作用的均布荷载大小，有：

如图T-4、方木荷载布置图

静荷载Nj=1.2*（46.8+0.5）*0.3=17.14KN/m

活荷载Nh=1.4*（2.5+2）*0.3=1.89KN/m

Mmax=0.105*17.14*0.62+0.119*1.89*0.62=0.73KNm

应力δW=0.73*103/（0.1*0.12/6）=4.38MPa<[＆W]=9.5MPa

挠度fmax=（0.644NjL4+0.973NhL4）/100EI=0.331mm＜[f]=60/500=1.2mm

符合要求。

（4）、纵向12#槽钢计算：

纵向12#槽钢计算按作用于立杆顶托上的按五等跨连续梁计算，计算跨距按立杆间距90cm;12#槽钢的允许应力[＆W]=215MPa，弹性模E=2.1*105MPa

如图T-5、纵向12#槽钢荷载布置图

计算钢管方木传给纵向的均布荷载q,根据方木作用在纵向槽钢上的支点荷载大小，有：

静荷载Nj=1.2*（43.2+0.5）*0.3*0.6=9.44KN

活荷载Nh=1.4*（1.5+2）*0.3*0.6=0.882KN

Mmax=0.24*9.44*0.9+0.287*0.882*0.90=1.51KNm

应力δW=1.51*103/（8.3*10-3）=181Mpa＜[＆W]=215MPa

挠度fmax=（1.975NjL3+2.672NhL3）/100EI=0.055mm＜[f]=60/500=1.2mm

符合要求

（5）、碗扣式钢管立杆受力：

①碗扣式钢管立杆允许压力：

N/ΨF≦[σ]

因此N=ΨF[σ]

N——压杆承载力（KN）；

Ψ——杆件纵向挠曲时允许应力折件系数，其值为长细比λ的涵数，其值可查表；

F——无缝钢管横截面净面积，F=Π×（D2-d2）/4=Π×（4.82-4.22）/4=4.24㎝2；

根据《钢结构设计规范》取λ=100，查Ψ=0.6（A3钢）；

[σ]——A3钢管轴向允许应力140MPa；

那么N=0.6×4.24×140=35.62KN

0.6*0.9*[1.2*（46.8+1.5）+1.4*（1+2）]=33.57KN＜[N]=35.62KN

符合要求

②纵横水平钢管步距：

由λ=L0/r

得：

L0=λ×r=100×1.59=159㎝

L0——步距（㎝）；

λ——杆件细长比；

r——杆件截面回旋半径（㎝），r=（D2+d2）1/2/4=1.59㎝；

159cm为最大允许步距，为安全起见步距取120㎝。

4、地基承载力计算

如图T-06示地基

如图T-06示，立杆压力N通过立杆垫座向地基传递，通过10cm厚的水稳层基础面层及50cm的洞渣基层后作用在原地基上，地基反力近似均布反力计算。

因立杆间距在底板位置横向为60cm,纵向90cm则每根立杆在原地基的扩散面积：

A=0.4*0.4=0.16cm2有前面的计算可知：

每根立杆压力N=33.62KN。

则原地基应力：

σ=N/A=33.62/0.16=210KPa。

而原地基经过处理后，测得容许承载力为300KPa以上，可见处理后地基承载力可以。

5、梁式与碗扣式满堂支架组合的计算

对于地基不够宽的地段，设置临时，基础采用桩基础，基础嵌入强风化岩层50cm，强风化岩承载力为1500KPa。

模板、方木、12#槽钢的计算与上同，在此不再计算

（1）、20#工字钢计算

20#工字钢间距为90cm。

设计跨径定位3.5m,

则腹板最大弯矩为Mmax=（46.8KN/m+3KN/m）*0.45*3.52/8=33.32KNm

支座剪应力N=（46.8KN/m+3KN/m）*0.45*3.5/2=39.22KN

W=Mmax/σ=33.32/170=196cm3

选用20#工钢（W=250cm3）

型钢所受最大剪力为39.22KN

τ=QmaxS*zmax/Izd=39.22*103/17.2*9*10-5=25.34MPa＜[τ]=100MPa

（2）20#工字钢下承重梁跨径设计为3.5米

最大弯矩Mmax=qL2/8=157KNm

最大剪力Qmax=114KN

W=114/170=670cm3

选取40a工字钢，（I=21714cm,w=1085.7cm3,s=631.2cm2）

τ=114*1085.7/21714/1.05/2=70.03MPa＜[τ]=100MPa

满足使用要求。

（3）临时墩的选用

临时墩采用φ430*8的钢管桩柱，由于旧钢管桩有一定程度锈蚀，为安全起见按φ430*6计算，钢管受力最大为147.075KN。

（A=ΠD2（1-α2）/4=79.2cm2,I=ΠD4（1-α4）/64=17451.3cm4,

i=D（1+α2）1/2/4=14.9cm

原地面以上静高按11m计算，钢管桩柱按二端铰接计算

λ=1100/14.9=73.82

ψ=0.732（查《钢结构设计规范》（GBJ17-88）附录一得或《材料力学》（下册Pg146）

σ=f/A/ψ=147.075/79.2/0.732=2.54MPa<[σ]=170MPa

满足使用要求

按构造要求设置柱间支撑即可

（4）班由该桥的《工程地质勘察报告》得知强风化岩层，[σ]=1500KPa

设计桩基直径d=1.0m,则桩基嵌入强风化岩层允许承载力为[N]=[σ]*0.52*3.14=1177.5KN＞147.075KN，故满足施工要求，

为了施工安全，桩基嵌入强风化岩深度要求为0.5m。

6、翼板处支架、模板计算

（1）、采用δ=15mm竹胶板，取单位板宽（1ｍ）按简支连续梁计算，竹胶板允许近似接近简支于横向钢管上进行计算，按五等跨连续梁计算。

竹胶板允许弯拉应力取12MPa。

图T-07模板受力分布图

计算单位板宽模板上作用的均布荷载q大小：

混凝土荷载：

q1=Ar砼=（0.18+0.5）/2*1*2.6=8.84KN/m

施工荷载q2=1.5KPa*1=1.5KN/m

振捣砼时产生的荷载：

q3=2.0KPa*1m=2.0KN/m

则：

q=q1+q2+q3=12.34KN/m

最大剪力Qmax=qL/2=12.34*0.22/2=1.357KN

最大弯矩Mmax=QL2/8=0.0347KN.m

弯曲应力σ=Mmax/W=0.0347/（1*0.0152/6）=925.33KPa=0.93MPa＜[σ]=12MPa

τmax=1.5*1.375/（1*0.015）=0.14MPa＜[τ]=1.9MPa

（2）横向方木计算

在翼板位置，10*10cm横向间距30cm，按作用于纵向方木上的简之梁计算，计算模板传递方木的均布荷载q，根据模板上作用的均布荷载大小，有：

Q=0.22*12.34=2.72KN/m

则跨中最大弯矩Mmax=qL2/8=2.72*0.32/8=0.026KN.m

支点最大剪力Qmax=qL/2=2.72*0.3/2=0.344KN

弯曲应力σmax=Mmax/W=0.026/0.13/6=156KPa=0.156MPa＜[σ]=12MPa

剪应力τmax=2*1.224/（0.1*0.1）=0.245MPa＜[τ]=1.9MPa

可知横向方木受力安全。

（3）纵向12#案槽钢计算

纵向槽钢计算按作用在立杆顶托上简支梁计算，计算跨距按立杆间距90cm计算

计算方木传递给纵向槽钢上的均布荷载q，根据方木作用在槽钢上支点荷载大小，有：

q=1.224*0.9/0.53=2.08KN/m

则跨中最大弯矩Mmax=qL2/8=2.08*0.92/8=0.211KN.m

支点最大剪力Qmax=qL/2=2.08*0.9/2=0.9364KN

弯曲应力σmax=Mmax/W=0.211/62.137*10-6=1650KPa=3.4MPa＜[σ]=170MPa

应力δW=0.51*103/（8.3*10-3）=61.4Mpa＜[＆W]=215MPa

挠度fmax=5*0.936L3/384EI=0.43mm＜[f]=900/500=1.8mm

符合设计要求。

（4）、碗扣式钢管立杆受力：

①碗扣式钢管立杆允许压力：

N/ΨF≦[σ]

因此N=ΨF[σ]

N——压杆承载力（KN）；

Ψ——杆件纵向挠曲时允许应力折件系数，其值为长细比λ的涵数，其值可查表；

F——无缝钢管横截面净面积，F=Π×（D2-d2）/4=Π×（4.82-4.22）/4=4.24㎝2；

根据《钢结构设计规范》取λ=100，查Ψ=0.6（A3钢）；

[σ]——A3钢管轴向允许应力140MPa；

那么N=0.6×4.24×140=35.62KN

实际立杆受力

N1=0.9*0.6*[（0.18+0.5）/2]*2.6=4.77KN

施工荷载N2=1.5KPa*0.9*0.6=0.81KN

振捣荷载N3=2*0.9*0.6=1.08KN

钢管支架及模板自重N4=3.0KN

则N=9.66KN

9.66KN＜[N]=35.62KN

符合要求

②纵横水平钢管步距：

由λ=L0/r

得：

L0=λ×r=100×1.59=159㎝

L0——步距（㎝）；

λ——杆件细长比；

r——杆件截面回旋半径（㎝），r=（D2+d2）1/2/4=1.59㎝；

159cm为最大允许步距，为安全起见步距取90㎝。

3、地基承载力计算

如图T-06示，立杆压力N通过立杆垫座向地基传递，通过10cm厚水稳层基础面层及50cm的洞渣基层后作用在原地基上，垫层尺寸为：

40cm*40cm,地基反力近似均布反力计算。

因立杆间距在底板位置横向均为90cm,纵间距为90cm,每根立杆在原地基的扩散面积：

A=0.4*0.4=0.16cm2有前面的计算可知：

每根立杆压力N=9.66KN。

则原地基应力：

σ=N/A=9.66/0.16=60.375KPa。

而原地基经过处理后，测得容许承载力为300KPa以上，可见地基承载力可以。